[发明专利]一种电力系统凸分布式最优潮流求解方法

说明书

本发明提出了一种电力系统凸分布式最优潮流求解方法，包括以下步骤：S1、根据电力系统模型的拓扑关系，把电力系统分成若干个独立的区域，并增加边界耦合条件约束；S2、根据罚凸凹过程方法，在步骤S1分布式框架上建立电力系统凸分布式最优潮流模型；S3、根据交替方向乘子法，在步骤S2的基础上建立并求解该分布式最优潮流问题；S4、根据部分求解输出结果，判断是否满足预设的收敛条件。本发明方法把非凸的分布式最优潮流问题转化为凸优化问题并独立分布求解各区域最优潮流问题，保证了所得解的精确性和保障了各区域电力信息的私密性。

技术领域

本发明涉及最优潮流算法领域，特别是涉及一种电力系统凸分布式最优潮流求解方法。

背景技术

传统电网在优化调度中主要采用集中式算法进行计算，需要中心计算机采集全局数据执行集中计算与控制。但是，随着电网规模的不断扩大以及电力市场的发展，电网各子区域的系统运行情况具有一定的隐私性，这使得集中式优化调度不再适用。分布式算法可以解决集中式算法的上述局限性，并且可以减少信息传递量，降低信息阻塞的风险，近年来在电力系统应用中愈发得到重视。

最优潮流(optimal power flow,OPF)问题对于电力系统确定最小发电成本，最小碳排放，电压波动等指标至关重要，近年来受到广泛学者的关注。但是，由于OPF模型中含有非凸的潮流等式约束，该问题在求解过程中容易陷入局部最优，且固有的非凸性使得分布式算法无法收敛或者获得理想结果。

文献(林哲,胡泽春,宋永华.最优潮流问题的凸松弛技术综述[J].中国电机工程学报,2019,39(13):3717-3728.)提到大部分最优潮流研究中对于非凸潮流等式约束的处理只是直接进行简化线性处理或者针对拓扑结构较为简单的辐射状网络中的潮流等式约束进行凸松弛，而对于更符合实际运行情况的网状电网的潮流等式约束凸松弛处理研究较少。因此，如何解决分布式最优潮流问题中非凸项的凸松弛问题以及分布式优化问题成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提出了一种电力系统凸分布式最优潮流求解方法，用以解决分布式最优潮流问题中非凸项的凸松弛问题以及分布式优化问题。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种电力系统凸分布式最优潮流求解方法，包括以下步骤：

S1、根据电力系统模型的拓扑关系，把电力系统分成若干个独立的区域形成电力系统分布式框架，并增加边界耦合条件约束；

S2、根据罚凸凹过程(penalty convex-concave procedure,PCCP)方法，在步骤S1分布式框架上建立电力系统凸分布式最优潮流模型；

S3、根据交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)，在步骤S2的基础上建立并求解该分布式最优潮流问题；

S4、根据部分求解输出结果，判断是否满足预设的收敛条件，若满足，则输出结果；否则，更新惩罚项的动态惩罚系数，转向步骤S2。

优选的，所述步骤S1包括以下步骤：

Step1、根据电力系统模型的拓扑关系，把电力系统分成若干个独立的区域形成电力系统分布式框架，并且确定各个区域的联络线路和联络节点；

Step2、根据支路撕裂方法，即在联络线路中点处引入一个虚拟节点，对此虚拟节点撕裂进行分区，并把相应的潮流约束归到各自的区域和增加边界耦合条件约束，其中耦合约束条件表示为：

式中：下标b为边界变量；上标A、B分别为A子区域和B子区域；P、Q、V、θ分别为有功功率、无功功率、电压幅值、电压角度；

将上式进一步简写为：